انواع باتری

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:

انواع باتری

۱) باتری‌های غیر قابل شارژ (یک بار مصرف)

۲) باتری‌های قابل شارژ

باتری‌های غیر قابل شارژ (یک بار مصرف):

این باتری‌ها قادر به شارژ الکتریکی نبوده و یکبار استفاده و دشارژ می‌شوند. باتری‌های غیرقابل شارژ، سلول‌های خشک (باتری خشک) نیز نامیده می‌شوند. در باتری خشک معمولی، بر اثر واکنش ماده آند (قطب مثبت) (عنصر Zinc یا Alkaline یا Lithium یا Silver) و ماده کاتد (قطب منفی) (عنصر carbon یا chloride یا copper oxide یا iron disulfide یا manganese dioxide) با الکترولیتی که محیط بین آند و کاتد را در بر گرفته است، انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. اساس نام گذاری باتری با نام‌های همچون باتری Lithium یا باتری Alkaline یا ... به دلیل عناصر استفاده در ساخت آن‌ها می‌باشد.

هر باتری یک مقاومت داخلی R دارد و اختلاف پتانسیل بین قطب‌های باتری V، زمانی که جریان I از آن می‌گذرد، برابر V=Eemf – IxR می‌باشد. فرایند تبدیل انرژی در باتری باعث افزایش مقاومت الکتریکی داخلی آن می‌شود و این حالت تا آنجا پیش می‌رود که نیروی محرکه دیگر توانایی غلبه بر آن را ندارد. افزایش مقاومت الکتریکی در باتری به دلیل نفوذ ماده کاتد (منفی) به داخل ماده آند رخ می‌دهد. در برخی از مواقع می‌توان با گرم و سرد کردن باتری (انداختن در آب جوش و منقبض و منبسط کردن باتری) یا زدن ضربه، مسیر‌های جدیدی را برای عبور جریان ایجا کرده و مقاومت R را تاحدودی کم کرد. در باتری فرسوده مقاومت داخلی به قدری زیاد است که با عبور جریان، ولتاژ دو سر باتری به سرعت افت می‌کند و باتری قابلیت تأمین انرژی الکتریکی مفید را ندارد.

باتری قابل شارژ:

به انگلیسی Rechargeable battery گروهی از پیل‌های الکتروشیمیایی هستند که از لحاظ الکتریکی قابلیت شارژ مجدد را دارند. این گونه در اندازه‌های مختلف و با ترکیبات مختلف شیمیایی وجود دارد. باتری‌های قابل شارژ می‌توانند از لحاظ زیست محیطی و مسائل اقتصادی سودمند باشند. ساخت این باتری‌ها می‌تواند به کاهش زباله‌هایی که توسط باتری‌های یک بار مصرف ایجاد می‌شود، کمک کند.

از این باتری‌ها برای مقاصد زیر استفاده می‌شود:

• باتری‌های نیروگاهی GROE-OGI-OPZS-FNC
• باتری‌های آنتن‌های مخابراتی باتری‌های مخابراتی NET Power-power
• باتری‌های مورد استفاده در سامانه‌های ریلی و مترو
• باتری‌های مورد استفاده در پروژه‌های نفت، گاز و پتروشیمی FNC
• باتری‌های خورشیدی Solar.bloc
• باتری‌های مورد استفاده در ups
• باتری‌های منابع تغذیه SLA - VRLA
• باتری‌های اتومبیل، لیفتراک و موتورسیکلت
• باتری‌های سامانه‌های حفاظتی، روشنایی، امنیتی و سامانه‌های کنترل

این باتری‌ها پس از دشارژ، با عبور جریان در جهت مخالف جریان دشارژ، بصورت الکتریکی قابل شارژ می‌باشند و با نام باتری‌های ذخیره یا باتری شارژی نیز شناخته می‌شوند، عمر این باتری بیشتر از ۵ سال است و بار‌ها می‌توان آن‌ها را شارژ و دشارژ کرد.

انواع باتری‌های قابل شارژ

باتری‌های قابل شارژ را می‌توان به دو دسته کلی اسیدی و بازی تقسیم بندی نمود که هر کدام براساس جنس الکترود‌های مثبت و منفی به انواع گوناگون تقسیم بندی می‌شوند. برای کاربرد‌های صنعتی ساکن در اکثر موارد از باتری‌های نیکل کادمیوم (بازی) و برای کاربرد‌های که در آن لرزش وجود دارد معمولا از باتری سرب - اسید استفاده می‌گردد. از ویژگی‌های باتری‌های قابل شارژ علاوه بر قابلیت شارژ مجدد، توان بالا، نرخ دشارژ سریع و مشخصه عملکرد بهتر دمای پائین می‌باشد. باتری نیکل - کادمیوم را معمولا در Battery room یا باتری خانه نگهداری می‌کنند.
باتری‌های قابل شارژ از سلول‌های الکتروشیمیایی تشکیل شده اند که بنا به مصارف مورد نیاز و هزینه، از مواد مختلفی تشکیل شده اند که به طور کلی عبارتند از:

باتری‌های های نیکل ترکیب فلز (NiMH):

ابتدا در سال ۱۹۹۰ معرفی شدند. هیدرواکسید فلز به عنوان محصول فرآیند شارژ تولید شده است. چگالی انرژی در حدود ۵۰ درصد بیشتر از باتری‌های NiCad است. به سرعت از باتری‌های نیکل کادمیم در صنعت محاسبه سیار (پرتابل) پیشی گرفتند. تنها تفاوت آن‌ها با باتری‌های NiCd در جنس الکترود منفی است، که در آن از آلیاژ آهن با قابلیت ذخیره مقدار زیادی الکترون استفاده شده است.

باتری‌های نیکل کادمیوم (NiCd):

این باتری‌ها در ابتدا انرژی مورد نیاز وسایل همراه مانند دوربین، لب تاپ و تلفن‌های همراه را تامین می‌کردند. تا سال ۱۹۹۲ استاندارد صنعت برای کامپیوتر‌های همراه بود. باتری‌های نیکل کادمیم به صورت مجازی با باتری‌های NiMH و Li-ion جایگزین شدند. باتری‌های نیکل کادمیم دارای حافظه هستند که باعث می‌شود بهره آن‌ها به بالاترین حد ممکن نرسد. باتری‌های نیکل کادمیم در صورتی که به درستی از بین نروند باعث آلودگی محیط زیست می‌شوند. قیمت پایین و قابلیت توان بالای این باتری‌ها آن‌ها را به بهترین گزینه برای وسایل همراه دارای موتور مانند ابزار‌های قدرتی تبدیل کرده است. از هیدرواکسید نیکل و کادمیم برای الکترود و هیدرواکسید پتاسیم به عنوان الکترولیت استفاده می‌کنند.

باتری‌های لیتیوم - یون (Li-ion):

در مقایسه با وزن آن‌ها توان بسیار بالایی دارند.
در لب تاپ‌ها و تلفن‌های همراه مدرن به کار برده شده است.
هم اکنون بازار را از دست باتری‌های NiMH ربوده است.
از لایه‌های ورق آلومینیوم که با اکسید کبالت پوشیده شده است و به عنوان کاتد عمل می‌کند، ساخته شده است و از لایه‌های مس پوشیده شده با مواد کربنی به عنوان آند استفاده می‌کند.
غشای کاتد و آند با لایه‌ای از پلاستیک از همدیگر مجزا شده اند و در حالی که به همدیگر پیچیده شده اند در الکترولیت مایع که محیطی از لیتیوم است، غوطه ور شده اند.
این باتری‌های به همان میزان باتری‌های NiMH انرژی تولید می‌کنند، ولی با این تفاوت که ۴۰ درصد از آن‌ها و کوچکتر هستند، نصف آن‌ها وزن دارند، و برای محیط زیست سالم‌تر هستند، زیرا آن‌ها شامل مواد سمی مانند و کادمیوم و جیوه نیستند.
این باتری‌ها در حال حاضر از باتری‌های NiMH گران‌تر هستند.
در رابطه با شارژ باتری‌های Li-ion نکات ایمنی باید رعایت شود به این صورت که تنها باید با از شارژ‌های مخصوص هر باتری از این نوع برای شارژ آن استفاده کرد.

باتری‌های زینک - هوا (Zinc-air)؛ یک الکترود از هوا است:

این باتری‌ها از مرحله تحقیق و توسعه (D&R) گذشته و و هم اکنون در مراحل اولیه تجاری شدن قرار دارند. تفاوت باتری‌های زینک - هوا با سایر باتری‌های قابل شارژ به این دلیل است که این باتری‌ها اکسیژن مورد نیاز برای فرآیند‌های شیمیایی که منجر به تولید الکتریسیته می‌شود را مستقیما از هوا استخراج می‌کنند. الکترود هوا در این باتری ها، در طی فرایند دشارژ (مصرف) اکسیژن را برای تولید جریان الکتریکی جذب می‌کند و طی فرآیند شارژ باتری اکسیژن را پس می‌دهد. از آنجایی که در هنگام تخلیه باتری از راه مصرف آن اکسیژن به داخل سلول آورده می‌شود نیازی به استفاده از اکسید کننده‌های سنگین فلزی نیست. زمان مفید استفاده در این باتری‌های نسبت به سایر انواع باتری‌ها بسیار بهبود یافته است و دارای چگالی انرژی بالا، توان خروجی بالا، و کمترین زمان شارژ در بین همه باتری‌ها هستند. توسط باتری زینک - هوا می‌توان انرژی مورد نیاز یک لب تاپ را برای مدت ۸ ساعت تامین کرد.

باتری‌های سرب اسید (Lead- acid):

این نوع باتری‌ها همان باتری‌های استفاده شده در اتومبیل‌ها هستند فلزسرب در محلول اسید با عث واکنش شیمیایی شده وتولید جریان الکتریکی می‌کند که دیگر مصارف آن در استارت ماشین، دستگاه‌های قابل حمل، وسایل نقلیه سبک (مانند ویرچر‌های چرخ دار برقی، کارت‌های گلف، دوچرخه برقی، و جرثقیل‌های سیار)، ابزار‌ها و نیز دستگاه‌های تغذیه UPS، استفاده می‌شود.